EP0944641B1 - Nicht-helikale supramolekulare nanosysteme - Google Patents

Nicht-helikale supramolekulare nanosysteme Download PDF

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EP0944641B1
EP0944641B1 EP97952911A EP97952911A EP0944641B1 EP 0944641 B1 EP0944641 B1 EP 0944641B1 EP 97952911 A EP97952911 A EP 97952911A EP 97952911 A EP97952911 A EP 97952911A EP 0944641 B1 EP0944641 B1 EP 0944641B1
Authority
EP
European Patent Office
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oligomer
supramolecular
supramolecular nanosystem
pentopyranosyl
nucleic acid
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP97952911A
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English (en)
French (fr)
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EP0944641A1 (de
Inventor
Albert Eschenmoser
Christian Miculka
Norbert Windhab
Hans-Ulrich Hoppe
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Nanogen Recognomics GmbH
Original Assignee
Nanogen Recognomics GmbH
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Publication date
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Publication of EP0944641A1 publication Critical patent/EP0944641A1/de
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Publication of EP0944641B1 publication Critical patent/EP0944641B1/de
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07B—GENERAL METHODS OF ORGANIC CHEMISTRY; APPARATUS THEREFOR
    • C07B61/00—Other general methods
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07H—SUGARS; DERIVATIVES THEREOF; NUCLEOSIDES; NUCLEOTIDES; NUCLEIC ACIDS
    • C07H21/00—Compounds containing two or more mononucleotide units having separate phosphate or polyphosphate groups linked by saccharide radicals of nucleoside groups, e.g. nucleic acids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y5/00—Nanobiotechnology or nanomedicine, e.g. protein engineering or drug delivery
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C40—COMBINATORIAL TECHNOLOGY
    • C40B—COMBINATORIAL CHEMISTRY; LIBRARIES, e.g. CHEMICAL LIBRARIES
    • C40B40/00—Libraries per se, e.g. arrays, mixtures
    • C40B40/04—Libraries containing only organic compounds
    • C40B40/06—Libraries containing nucleotides or polynucleotides, or derivatives thereof

Definitions

  • the present invention relates to a supramolecular nanosystem which has at least one im essential non-helical oligomer (oligomer A) and one or more, the same or different, essentially non-helical and non-pairing oligomers contains the same or different functional units (oligomer B), the oligomer A can specifically and non-covalently pair with oligomer B and oligomer B through its Monomers can be determined.
  • oligomer A im essential non-helical oligomer
  • oligomer B essentially non-helical and non-pairing oligomers
  • the material properties caused or influenced by nanostructuring are mainly optical or chiroptical properties, e.g. B. in Kerr cells and at the LEP technique; electrical properties, e.g. B. in semiconductors or conductors by constitution of conduction tapes, defect electrons, color centers or areas with modulatable Tunneling currents; chemical, catalytic properties, such as B. in zeolites, metal cluster catalysis, Constitution of reaction spaces; as well as physical surface and Transport properties such as permeability, adhesion and compatibility with others Materials or sensitive biological systems (biocompatibility).
  • optical or chiroptical properties e.g. B. in Kerr cells and at the LEP technique
  • electrical properties e.g. B. in semiconductors or conductors by constitution of conduction tapes, defect electrons, color centers or areas with modulatable Tunneling currents
  • chemical, catalytic properties such as B. in zeolites, metal cluster catalysis, Constitution of reaction spaces
  • physical surface and Transport properties such as permeability, adhe
  • the described nanomolecular properties are used in supramolecular chemistry specifically used to create new materials that can be used in the form of pairing systems can organize yourself.
  • Pairing systems are supramolecular systems of non-covalent interaction that differ characterized by selectivity, stability and reversibility, and their properties preferred thermodynamically, d. H. e.g. influenced by temperature, pH and concentration become.
  • DNA and RNA play a fundamental role as carriers of the hereditary system.
  • Such pairing systems can e.g. B. because of their selective properties but also as "Molecular adhesive" for bringing together different metal clusters Cluster associations with potentially new properties can be used [Mirkin, C.A. et al., Nature, 1996, 382, 607-9; Alivisatos, A.P. et al., Nature, 1996, 382, 609-11).
  • the Mating or hybridization properties of naturally occurring DNA have been described e.g. B.
  • the object of the present invention was therefore to find a system which one or more of the described disadvantages avoided as far as possible.
  • An object of the present invention is therefore a supramolecular nanosystem at least one essentially non-helical oligomer (oligomer A) and one or more, same or different, essentially non-helical and non-pairing Oligomers encoded with the same or different.
  • oligomer A essentially non-helical oligomer
  • Oligomer B oligomer B
  • Non-covalent pairing in the sense of the present invention means an association of the Oligomer A with oligomer B via non-covalent interactions, such as Hydrogen bonds; Salt bridges, stacking, metaling, charge transfer complexes and hydrophobic interactions.
  • Determinable in the sense of the present invention means that the. coded unit by the oligomer is addressed, i.e. is encoded.
  • the code is determined by the one previously Sequence and type of monomers defined. This can be a specific one, for example Be nucleotide sequence.
  • the type and order of the monomers of oligomer B determines the type and order of Monomers of oligomer A.
  • these are each one of the other complementary nucleotides (see e.g. Figure 2).
  • oligomer A can be combined with oligomer B mate with yourself in the form of a hairpin bow.
  • This allows structural changes to be easily macroscopic under external conditions make inducible and determinable (see e.g. Figure 4).
  • structural Changes in the molecular nanosystem according to the invention by changing the Equilibrium conditions such as Concentration of oligomer B, salt concentration, pH value, Pressure and / or temperature.
  • Equilibrium conditions such as Concentration of oligomer B, salt concentration, pH value, Pressure and / or temperature.
  • By hiring certain Equilibrium conditions can also be different areas for pairing or unpairing brought, so that reversible initially removed molecular residues in the immediate vicinity can be brought (so-called nano-transport).
  • p-RNA pyranosyl-RNA
  • the p-RNA as an example of a pentopyranosyl nucleic acid is a nucleic acid which instead of the ribofuranose of the RNA contains the ribopyranose as a sugar building block and therefore exclusively forms Watson-Crick- paired, antiparallel, reversibly "melting", quasi- linear and stable duplexes.
  • homochiral p-RNA strands of opposite chirality which also pair in a controllable manner and are not strictly helical in the duplex formed.
  • This specificity which is valuable for the construction of supramolecular units, is related to the relatively low flexibility of the ribopyranosephosphate backbone as well as the strong inclination of the base plane to the strand axis and the consequent tendency towards intercatenary base stacking in the resulting duplex and can be attributed to the participation of a 2 ', 4 '-Cis-disubstituted ribopyrano rings on the structure of the backbone. Because of the high selectivity and stability and the formation of strictly planar linear duplex strands, the pentopyranosyl nucleic acid and preferably the p-RNA is particularly preferred for the present invention.
  • Pentopyranosyl nucleic acids can be, for example, according to Eschenmoser et al. (Helv Chim. Acta 1993, 76, 2161, Helv. Chim Acta 1995, 78, 1621, Angew Chem 1996, 108, 1619-1623) and are generally D- or L-configured.
  • the supramolecular nanosystem serves as natural model the decoding of amino acids for protein synthesis by the respective base triplets as anticodon (see FIG. 1) present invention identical or different functional units to an oligomer one defined structure.
  • a pentopyranosyl oligonucleotide which is modified at the 2 'and / or 4' end with free sulphydryl groups
  • Monomaleimido-derivatized gold particles bound analogous to Alivisatos, A.P. et aL (1996), supra).
  • oligomer B With the oligomer modified in this way (called oligomer B) one is used for this complementary oligomer A brought into contact so that the can form the supramolecular nanosystem according to the invention.
  • the duplex strands formed are generally in a substantially planar-linear form, what is particularly advantageous.
  • oligomer A is longer than oligomer B.
  • One is particularly preferred Length of oligomer A from about 10 to about 500, preferably from about 10 to about 100 Monomer units.
  • Oligomer B is generally about 4 to about 50, preferably about 4 to 25, in particular about 4 to about 15, especially about 4 to about 8 monomer units long.
  • the pentopyranosyl part of the ptypyranosyl nucleic acid in the form of a thiophosphate, alkylated phosphate, phosphonare and / or Amides can be modified (see e.g. Uhlmann E. and Peyman A. (1990) Chemical Reviews, 90, 543-584, No. 4).
  • the Coding of the oligomers of one of the canonical nucleobases adenine, guanine, cytosine, Thymine and / or uracil or isoguanine, isocytosine, 2,6-diaminopurine and / or Xanthine used.
  • the complementary bases are in shape of isoguanine / isocytosine or 2,6-diaminopurine / xanthine pairs. Otherwise pairs in general adenosine with thymidine or uracil and guanosine with cytosine.
  • the non-covalent pairing between oligomer A and oligomer B can take place via a chelating agent.
  • a chelating agent for example, the nucleobases of a pentopyranosyl nucleic acid are replaced by the chelating agent.
  • a metal ion for example Cu 2- or Ni 2- , complexation and thus specific pairing takes place between the two oligomers (see FIG. 3)
  • a metal is preferably suitable as the encoded unit of oligomer B, preferably a metal cluster, in particular a precious metal, especially gold, silver and / or platinum. It Semiconductor connections are also suitable, e.g. Cadmium selenide and / or cadmium sulfide. A peptide which has a suitable linker is also suitable as the functional unit e.g. N-phthaloylaminoethyl uracil or N-phthaloyltryptamine, bound to the oligomer can be. Another functional unit is, for example, a redox center, i.e. on Electron donor or acceptor, e.g. a quinone or hydroquinone.
  • Fluorescent markers e.g. Fluorophores and / or chromophores, e.g. Benzoquinones or Azobenzenes suitable.
  • Other functional units can represent a chelating agent, which preferably of anthrocyans, polyoxycarboxylic acids, polyamines, Dimethylglyoxime, ethylenediaminetetraacetic acid and / or nitrilotriacetic acid, is derived, or also conductive oligomers, such as e.g. conjugated alkyne-alkene-aromatic compounds.
  • oligonucleotides themselves can be automatically attached to an oligonucleotide synthesizer getting produced.
  • the oligomer A with the oligomer B according to the Association linked i.e. be fixed.
  • Chemical fixation is preferred, for example covalent networking, metathesis, rear coupling, Michael addition of Thiols and / or oxidative formation of disulfide bridges. It is particularly preferred if the supramolecular nanosystem according to the invention on a solid phase e.g. a so-called Wafer or carrier is pulled up.
  • Ceramic, metal, in particular noble metal such as, for example, are suitable as carrier materials Gold, silver or platinum, glasses, plastics, crystalline materials or thin layers of Carrier especially of the materials mentioned, or (bio) molecular filaments such as cellulose or scaffold proteins.
  • the carrier is generally covalent, quasi-covalent, supramolecular or physically and magnetically (Shepard, A.R. (1997) Nucleic Acids Res., 25, 3183-3185, no. 15), in an electric field or through a molecular sieve.
  • the oligomer A either synthesized directly at the position of the carrier or at specific positions of the Carrier be "linked".
  • Examples are conjugation and carrier methods via Periodic oxidation and reductive amination of the Schiff base, N-hydroxysuccinimide ester of preferably dicarboxylic acid linker, ethylenediamine phosphoamidate linker, mercapto, iodoacetyl or Maleinimido method and / or covalent or non-covalent biotin linker method.
  • Another embodiment of the present invention is containing a library several different supramolecular nanosystems according to the invention. Particularly advantageous it is when the library is combinatorial.
  • a combinatorial one Library is suitable, for example, for property screening, in that a statistical or (sub) library made according to combinatorial deconvolution techniques for complementary oligonucleotide pairs (see e.g. Wilson-Linguardo (1996) J. med. Chem., 39, 2720 to 2726).
  • a combinatorial library is particularly suitable for catalyst searches.
  • oligomer A is synthesized combinatorially and with several different oligomers B with different metal clusters as functional units paired.
  • cluster library the diversity of which is directly involved that of oligomer A correlates.
  • Sub-library routines are particularly suitable here, the one easy identification of the active species, e.g. Positional scanning or orthogonal Allow libraries.
  • the cluster library can then be based on its homogeneous catalytic Properties, for example, in water for vinyl acetate monomer catalysis are examined.
  • Pentopyranosyl nucleic acid contains a relatively high proportion of cytosine and guanosine because due to the higher binding enthalpy of this pair of nucleotides compared to adenosine or thymidine shorter oligonucleotides can be used, whereby the "Nucleotide load" of the supramolecular nanosystem according to the invention can be reduced can.
  • the "nucleotide load" can be further reduced.
  • the duplexes thus formed generally have an inclined, however, non-helical, repetitive structure that is specific depending on the choice of ligand Metal centers coordinate and metal-metal interactions along the duplex axis or desired defects. This allows controlled metal sequences manufacture a new nano-alloy set for the production of so-called "nano-wires" represent.
  • the described supramolecular nanosystem according to the invention has a special one great stability and selectivity and is particularly suitable for self-organization. It also has controllable topicity and allows aggregation or self-organization influence each other particularly well dynamically.
  • Areas of application are therefore in particular the production of electronic components such as z.
  • Pyranosyl RNA was according to Eschenmoser et al. (supra) via a phosphoamidite synthesis manufactured. Gold clusters as in Mirkin C.A. et al. (1996), supra, described, bound. The complementary strands were in a buffer solution (1M NaCl, 10mM Tris-HCl, pH 7) paired at 0 ° C (see Fig. 2).
  • the signals were assigned using a 1 H , 1 H - COZY spectrum.
  • the signals were assigned using a 1 H , 13 C- COZY spectrum.

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein supramolekulares Nanosystem, das mindestens ein im wesentlichen nicht-helikales Oligomer (Oligomer A) und ein oder mehrere, gleiche oder verschiedene, im wesentlichen nicht-helikale und miteinander nicht-paarende Oligomere mit gleichen oder verschiedenen funktionellen Einheiten (Oligomer B) enthält, wobei das Oligomer A mit dem Oligomer B spezifisch nicht-kovalent paaren kann und das Oligomer B durch seine Monomere bestimmbar ist.
Die Miniaturisierung von technischen Bauelementen dringt mittlerweile in den Bereich molekularer Größenordnungen vor. Die Herstellung von miniaturisierten, integrierten elektronischen Schaltungen mittels herkömmlicher Verfahren, wie z. B. mittels einer photochemischen Behandlung eines Bauteils, wird auch durch die jeweiligen chemischen und physikalischen Eigenschaften der verwendeten Materialien bestimmt. Im Nanobereich können die diskreten molekularen oder atomar-quantisierten Materialeigenschaften genutzt werden, um neuartige Bauteile zu schaffen.
Die Materialeigenschaften, die durch Nanostrukturierung hervorgerufen oder beeinflußt werden, sind vor allem optische oder chiroptische Eigenschaften, z. B. bei Kerr-Zellen und bei der LEP-Technik; elektrische Eigenschaften, z. B. bei Halbleiter oder Leiter durch Konstitution von Leitungsbändern, Defektelektronen, Farbzentren oder Bereichen mit modulierbaren Tunnelströmen; chemisch, katalytische Eigenschaften, wie z. B. bei Zeolithen, Metall-Cluster-Katalyse, Konstitution von Reaktionsräumen; sowie physikalische Oberflächen- und Transporteigenschaften wie Durchlässigkeit, Adhäsion und Kompatibilität mit anderen Werkstoffen oder empfindlichen biologischen Systemen (Biokompatibilität).
In der supramolekularen Chemie werden die beschriebenen nanomolekularen Eigenschaften gezielt genützt, um neuartige Werkstoffe zu schaffen, die sich in Form von Paarungssystemen selbst organisieren können.
Paarungssysteme sind supramolekulare Systeme nicht-kovalenter Wechselwirkung, die sich durch Selektivität, Stabilität und Reversiblität auszeichnen, und deren Eigenschaften bevorzugt thermodynamisch, d. h. z.B. durch Temperatur, pH-Wert und Konzentration beeinflußt werden. DNA und RNA spielen dabei als Träger der Erbanlagen eine fundamentale Rolle. Solche Paarungssysteme können z. B. aufgrund ihrer selektiven Eigenschaften aber auch als "molekularer Klebstoff" für die Zusammenführung von unterschiedlichen Metallclustern zu Cluster-Verbänden mit potentiell neuen Eigenschaften verwendet werden [Mirkin, C. A. et al.., Nature, 1996, 382, 607-9; Alivisatos, A. P. et al.., Nature, 1996, 382, 609-11). Die Paarungs- bzw. Hybridisierungseigenschaften von natürlich vorkommender DNA wurde z. B. verwendet, um an DNA-Stränge gebundene Metallcluster mit einem komplementären DNA-Strang paaren zu lassen. Hierdurch wurden Cluster-Verbände mit potentiell neuen MaterialEigenschaften gewonnen. Derartige supramolekulare Nanosysteme können daher als "molekulare Maschinen" bzw. funktionelle "molekulare Schaltungen" angesehen werden.
Starke und thermodynamisch kontrollierbare Paarungssysteme spielen eine immer wichtigere Rolle für die Anwendung im Bereich der Nanotechnologie, zur Herstellung neuer Materialien, Diagnostika, Therapeutika sowie mikroelektronischer, photonischer und optoelektronischer Bauteile und für das kontrollierte Zusammenführen molekularer Species zu supramolekularen Einheiten.
Zur Herstellung derartiger Paarungssysteme besitzen DNA- bzw. RNA-Bausteine jedoch folgende Nachteile.
  • a) Die Kräfte, die zwei Stränge zusammenhalten, vor allem Wasserstoffbrücken und Stapeleffekte, sind naturgemäß sehr gering. Solche Duplices weisen daher eine geringe Stabilität auf. Dies kann durch Aufnahme einer sog. Umwandlungskurve und Ermittlung des Umwandlungspunktes leicht festgestellt werden. Folglich sind für die Herstellung von Paarungssystemen relativ lange Einzelstränge notwendig, was zur Folge hat, daß der Anteil des Paarungssystems an der supramolekularen Einheit überwiegt, d. h. die "Nucleotidlast" ist hoch.
  • b) Durch die Ausbildung von Hoogsteen-Paarungen, die alternativ zu Watson-Crick-Paarungen möglich sind, nimmt die Selektivität ab. Damit sind oftmals parallele Duplices oder irreversible Paarungsvorgänge verbunden.
  • c) Durch die hohe Flexibilitat des Zucker-Phosphat-Rückgrates bilden sich helicale Konformationen, wodurch die räumliche Anordnung in supramolekularen Einheiten weniger gut gesteuert werden kann.
  • d) Eine mögliche Interferenz mit dem genetischen Material biologischer Systeme ist nicht auszuschließen, falls die supramolekularen Einheiten in einem biologischen System zum Einsatz kommen, d. h. eine Orthogonalität des Paarungsvorganges fehlt.
    • Damit ist eine Verwendung von DNA- bzw. RNA-Bausteinen z. B. in komplementär gebundenen zwei- und dreidimensionalen supramolekularen Strukturen (siehe z. B WO96/13522) in einem physiologischen Medium vor allem im Hinblick auf den Punkt d) nur schwer zu realisieren.
    Aufgabe der vorliegenden Erfindung war daher, ein System zu finden, das ein oder mehrere der beschriebenen Nachteile so weit wie möglich vermeidet.
    Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß im wesentlichen nicht-helikale supramolekulare Nanosysteme besonders vorteilhafte Bausteine darstellen.
    Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher ein supramolekulares Nanosystem, das mindestens ein im wesentlichen nicht-helikales Oligomer (Oligomer A) und ein oder mehrere, gleiche oder verschiedene, im wesentlichen nicht-helikale und miteinander nicht-paarende Oligomere mit gleichen oder verschiedenen codierte . Einheiten (Oligomer B) enthält, wobei das Oligomer A mit dem Oligomer B spezifisch nicht-kovalent paaren kann und das Oligomer B durch seine Monomere codiert ist.
    Nicht-kovalente Paarung im Sinne der vorliegenden Erfindung bedeutet eine Assoziation des Oligomer A mit dem Oligomer B über nicht-kovalente Wechselwirkungen, wie zum Beispiel Wasserstoffbrücken; Salzbrücken, Stapelungen ("Stacking"), Metalligandierungen, Charge-Transfer-Komplexe und Hydrophobe Wechselwirkungen.
    Bestimmbar im Sinne der vorliegenden Erfindung bedeutet, daß die . codierte Einheit durch das Oligomer addressiert, d h. codiert ist. Der Code wird durch die vorher festgelegte Reihenfolge und Art der Monomere definiert. Dies kann beispielsweise eine bestimmte Nucleotidsequenz sein.
    Die Art und Reihenfolge der Monomere des Oligomer B bestimmt die Art und Reihenfolge der Monomere des Oligomer A. Im Falle von Nucleotiden sind dies die jeweils zueinander komplementären Nucleotide (siehe z.B. Figur 2).
    In einer besonderen Ausführungsform kann das Oligomer A sowohl mit dem Oligomer B paaren wie auch mit sich selbst in Form einer Haarnadelschleife. In Abhängigkeit von den äußeren Bedingungen lassen sich hierdurch strukturelle Veränderungen leicht makroskopisch induzierbar und bestimmbar machen (siehe z.B. Figur 4). Beispielsweise können strukturelle Änderungen des erfindungsgemäßen molekularen Nanosystems durch eine Änderung der Gleichgewichtsbedingungen, wie z.B. Konzentration an Oligomer B, Salzkonzentration, pH-Wert, Druck und/oder Temperatur, hervorgerufen werden. Durch die Einstellung bestimmter Gleichgewichtsbedingungen können auch verschiedene Bereiche zum Paaren bzw. Entpaaren gebracht werden, so daß reversibel zunächst entfernte Molekülreste in unmittelbare Nähe gebracht werden können (sogenannter Nano-Transport).
    In einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dem im wesentlichen nicht-helikalen Oligomer um eine Pentopyranosyl-Nukleinsäure, insbesondere um eine Ribo-, Arabino-, Lyxound/oder Xylo-pyranosyl-Nukleinsäure, vorzugsweise um eine Ribopyranosyl-Nukleinsäure auch Pyranosyl-RNA (p-RNA) genannt.
    Die p-RNA als Beispiel einer Pentopyranosyl-Nukleinsäure ist eine Nukleinsäure, die anstelle der Ribofuranose der RNA die Ribopyranose als Zuckerbaustein enthält und daher ausschließlich Watson-Crick-gepaarte, antiparallele, reversibel "schmelzende", quasi-lineare und stabile Duplices ausbildet. Daneben gibt es auch homochirale p-RNA-Stränge entgegengesetzten Chiralitätssinns, die ebenfalls kontrollierbar paaren und in der gebildeten Duplex nicht streng-helical sind. Diese für den Aufbau supramolekularer Einheiten wertvolle Spezifität hängt mit der relativ geringen Flexibilität des Ribopyranosephosphat-Rückgrats sowie mit der starken Neigung der Basenebene zur Strangachse und der hieraus folgenden Tendenz zu intercatenarer Basenstapelung im resultierenden Duplex zusammen und läßt sich auf die Teilnahme eines 2',4'-cis-disubstituierten Ribopyranoserings am Aufbau des Rückgrates zurückführen. Aufgrund der hohen Selektivität und Stabilität sowie der Ausbildung von streng planar linearen Duplex-Strängen ist die Pentopyranosyl-Nukleinsäure und vorzugsweise die p-RNA für die vorliegende Erfindung besonders bevorzugt. Alle Reste, die in gleicher Weise an den Pentopyranosyl-Strang gebunden sind, befinden sich auf der gleichen Seite der Duplex, was besonders vorteilhaft ist. Pentopyranosyl-Nukleinsauren lassen sich beispielsweise gemaß Eschenmoser et al. (Helv Chim. Acta 1993, 76, 2161, Helv. Chim Acta 1995, 78, 1621, Angew Chem 1996, 108, 1619-1623) herstellen und sind im allgemeinen D-oder L-konfiguriert.
    Für die Herstellung des erfindungsgemäßen supramolekularen Nanosystems dient als natürliches Modell die Dekodierung von Aminosäuren fiir die Proteinsynthese durch die jeweiligen Basentriplets als Anticodon (siehe Figur 1) Analog hierzu werden gemäß der vorliegenden Erfindung gleiche oder verschiedene funktionelle Einheiten an ein Oligomer einer definierten Struktur gebunden. Beispielsweise wird ein Pentopyranosyl-Oligonucleotid, welches am 2' und/oder 4'-Ende mit freien Sulphydryl-Gruppen modifiziert ist, an Monomaleimido-derivatisierten Goldpartikeln gebunden (analog Alivisatos, A.P. et aL (1996), supra). Mit dem so modifizierten Oligomer (Oligomer B genannt) wird ein hierzu komplementäres Oligomer A zur Paarung in Kontakt gebracht, so daß sich das erfindungsgemäße supramolekulare Nanosystem ausbilden kann. Die sich gebildeten Duplex-Stränge liegen im allgemeinen in einer im wesentlichen planar-linearen Form vor, was besonders vorteilhaft ist.
    Im allgemeinen ist das Oligomer A länger als das Oligomer B. Besonders bevorzugt ist eine Länge des Oligomer A von ca. 10 bis ca. 500, vorzugsweise von ca. 10 bis ca 100 Monomereinheiten. Das Oligomer B ist im allgemeinen ca 4 bis ca. 50, vorzugsweise ca. 4 bis 25, insbesondere ca. 4 bis ca 15, vor allem ca. 4 bis ca. 8 Monomereinheiten lang.
    In einer weiteren Ausführungsform kann der Pentopyranosyl-Teil der Pentypyranosyl-Nukleinsäure in Form eines Thiophosphates, alkylierten Phosphates, Phosphonares und/oder Amids modifiziert sein (siehe z.B Uhlmann E. und Peyman A. (1990) Chemical Reviews, 90, 543-584, Nr. 4). In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird für die Codierung der Oligomere eine der kanonischen Nukleobasen Adenin, Guanin, Cytosin, Thymin und/oder Uracil oder auch Isoguanin, Isocytosin, 2,6-Diaminopurin und/oder Xanthin verwendet. In den zuletzt genannten Fällen liegen die komplementären Basen in Form von Isoguanin/Isocytosin- bzw 2,6-Diaminopurin/Xanthin-Paaren vor. Ansonsten paart im allgemeinen Adenosin mit Thymidin bzw. Uracil und Guanosin mit Cytosin.
    In einer anderen Ausrührungsform kann die nicht-kovalente Paarung zwischen Oligomer A und Oligomer B über einen Chelatbildner erfolgen. Beispielsweise werden hierbei die Nukleobasen einer Pentopyranosyl-Nukleinsäure durch den Chelatbildner ersetzt. Hierfür geeignet sind beispielsweise Chelatbildner, die vom Pyrazolylpyridin oder Pyridoquinazolin abgeleitet sind. In Anwesenheit eines Metallions, z.B. Cu2- oder Ni2-, erfolgt eine Komplexierung und somit spezifische Paarung zwischen den beiden Oligomeren (siehe Figur 3)
    Als codierte Einheit des Oligomer B eignet sich im allgemeinen ein Metall, vorzugsweise ein Metallcluster, insbesondere ein Edelmetall, vor allem Gold, Silber und/oder Platin. Es eignen sich auch Halbleiterverbindungen, wie z.B. Cadmiumselenid und/oder Cadmiumsulfid. Ferner eignet sich als funktionelle Einheit ein Peptid, welches über einen geeigneten Linker z.B. N-Phthaloylaminoethyluracil oder N-Phthaloyltryptamin, an das Oligomer gebunden werden kann. Eine weitere funktionelle Einheit ist beispielsweise ein Redoxzentrum, d.h. ein Elektronen-Donor oder -Akzeptor, z.B. ein Chinon oder Hydrochinon. Auch sind Fluoreszenzmarker z.B. Fluoro- und/oder Chromophore, wie z.B. Benzochinone oder Azobenzole geeignet. Andere funktionelle Einheiten können ein Chelatbildner darstellen, welcher vorzugsweise von Anthrocyanen, Polyoxycarbonsäuren, Polyaminen, Dimethylglyoxim, Ethylendiamintetraessigsäure und/oder Nitrilotriessigsäure, abgeleitet ist, oder auch leitende Oligomere, wie z.B. konjugierte Alkin-Alken-Aromat-Verbindungen. Die Verknüpfung von einem Oligomeren mit einer funktionellen Einheit, welche das Oligomer B ergibt, läßt sich im allgemeinen mit dem Fachmann bekannten Linker (siehe z.B. Mirkin C.A. et al. (1996), Nature, 382, 607-609; Alivisatos, A.P. et al. (1996), supra; Dawson, P.E. et al. (1994), S.B.H Kent Science, 30, 776-779; Liu C.-F. et al. (1996), 116, 4149-4153) oder mit käuflichen Basen- und Amidit-Linker (Wei Z. et al. Bioconjugate Chem. (1994), 5, 468-474; Liu C.-F et al. (1991), Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 91, 6584-6588) durchführen. Die Oligonucleotide selbst können beispielsweise automatisch an einem Oligonucleotidsynthesizer hergestellt werden.
    In einer weiteren Ausführungsform kann das Oligomer A mit dem Oligomer B nach der Assoziation verknüpft, d.h. fixiert werden. Bevorzugt ist eine chemische Fixierung, beispielsweise eine kovalente Vernetzung, Metathese, Heckkupplung, Michael-Addition von Thiolen und/oder oxidative Bildung von Disulfidbrücken. Besonders bevorzugt ist es, wenn das erfindungsgemäße supramolckulare Nanosystem auf eine feste Phase z.B. ein sogenannter Wafer oder Trager aufgezogen wird.
    Als Trägermaterialien eignen sich beispielsweise Keramik, Metall, insbesondere Edelmetall wie Gold, Silber oder Platin, Gläser, Kunststoffe, kristalline Materialien bzw. dünne Schichten des Trägers insbesondere der genannten Materialien, oder (bio)molekulare Filamente wie Zellulose oder Gerüstproteine.
    Die Trägerung erfolgt im allgemeinen kovalent, quasi-kovalent, supramolekular oder physikalisch wie magnetisch (Shepard, A.R. (1997) Nucleic Acids Res., 25, 3183-3185, Nr. 15), im elektrischen Feld oder durch ein Molekularsieb. Beispielsweise kann das Oligomer A entweder direkt an der Position des Trägers synthetisiert oder an bestimmte Positionen des Trägers "gelinkt" werden. Beispiele sind Konjugations- und Trägerverfahren über Perjodadoxidation und reduktiver Aminierung der Schiffbase, N-Hydroxysuccinimidester von vorzugsweise Dicarbonsäurelinker, Ethylendiaminphosphoamidatlinker, Mercapto-, Jodacetyloder Maleinimido-Verfahren und/oder kovalente oder nicht-kovalente Biotin-Linker-Verfahren.
    Eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Bibliothek enthaltend mehrere verschiedene erfindungsgemäße supramolekulare Nanosysteme. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Bibliothek kombinatorisch aufgebaut ist. Eine kombinatorisch aufgebaute Bibliothek eignet sich beispielsweise zum Eigenschaftsscreening, indem eine statistisch bzw. nach kombinatorischen Dekonvolutionstechniken hergestellte (Sub)bibliothek zum komplementaren Oligonucleotid paart (siehe z.B. Wilson-Linguardo (1996) J. med. Chem., 39, 2720-2726).
    Für den Fall, daß die codierte Einheit des Oligomer B beispielsweise ein Metallcluster ist, ist eine kombinatorisch erstellte Bibliothek besonders für die Katalysatorsuche geeignet. Hierzu wird beispielsweise das Oligomer A kombinatorisch synthetisiert und mit mehreren verschiedenen Oligomeren B mit verschiedenen Metallclustern als funktionelle Einheiten gepaart. Hierdurch erhält man eine sogenannte Clusterbibliothek, deren Diversität direkt mit jener des Oligomer A korreliert. Bevorzugt eignen sich hier Sub-Bibliothek-Routinen, die eine einfache Identifizierung der aktiven Spezies, wie z.B. Positional Scanning oder Orthogonal Libraries erlauben. Die Clusterbibliothek kann anschließend auf ihre homogenen katalytischen Eigenschaften beispielsweise in Wasser zur Vinylacetatmonomer-Katalyse untersucht werden.
    Im allgemeinen und insbesondere zur Herstellung von Bibliotheken ist es vorteilhaft, wenn die Pentopyranosyl-Nukleinsäure einen relativ hohen Cytosin- und Guanosin-Anteil enthält, da aufgrund der höheren Bindungsenthalpie dieses Nucleotid-Paares im Vergleich zu Adenosin bzw. Thymidin kürzere Oligonucleotide verwendet werden können, wodurch die "Nucleotidlast" des erfindungsgemäßen supramolekularen Nanosystems verringert werden kann.
    Durch eine Substitution der Nukleobasen durch einen oder mehrere, gleiche oder unterschiedliche Chelatbildner, wie oben bereits näher beschrieben, kann die "Nucleotidlast" weiter verringert werden. Hierdurch werden Einzentrenkomplexe gebildet, die lineare, nicht-helikale, oligomere Metallkomplexe ausbilden. Aufgrund einer sprossenartigen Anordnung in einer Ebene kann der Paarungsvorgang optimal auf die Größe von unterschiedlichen Metallzentren reagieren. Die so gebildeten Duplexe besitzen im allgemeinen eine geneigte, jedoch nicht-helikale, repetitive Struktur, die je nach Wahl des Liganden spezifische Metallzentren koordiniert und entlang der Duplex-Achse Metall-Metall-Wechselwirkungen oder gewünschte Fehlstellen ermöglicht. Hierdurch lassen sich kontrolliert Metallsequenzen herstellen, die einen neuen Nano-Legierungssatz zur Herstellung von sogenannten "Nano-Wires" darstellen.
    Mit den oben beschriebenen erfindungsgemäßen supramolekularen Nanosystemen ist es auch möglich, beispielsweise unterschiedliche Metallcluster im Hinblick auf den Aufbau von elektronischen Schaltmustern auf der supramolekularen Ebene räumlich zu positionieren (siehe z.B. Kubiak C.P. (1996) Science, 272, 1323-1325). Auch ist der Aufbau von sogenannten Clustergittern mit stäbchenförmigen Dithiolen möglich, die eine gute Stabilität aufweisen (siehe z.B. Andres R.P. et al. (1996) Science, 273, 1690-1693; Schiffrin D.J. et al. (1995) ADV. Mat., 7, 795-797).
    Das beschriebene erfindungsgemäße supramolekulare Nanosystem besitzt eine besonders große Stabilität und Selektivität und eignet sich besonders gut zur Selbstorganisation. Es besitzt ferner eine kontrollierbare Topizität und die Aggregation bzw. Selbstorganisation läßt sich besonders gut dynamisch beeinflussen.
    Anwendungsgebiete sind daher insbesondere die Herstellung von elektronischen Bauteilen, wie z. B. Informationsspeichermedien, Diagnosesonden oder lichtelektronische Bauelemente; Katalysatoren; Halbleiter; lichtchemische Einheiten; biokompatible Materialien bzw. Einheiten oder funktionelle Mikroprothesen.
    Die folgenden Figuren und Beispiele sollen die Erfindung näher erläutern, ohne sie darauf zu beschränken.
    Beschreibung der Figuren:
    Fig. 1:
    Schematische Darstellung der natürliche Basenpaarung bei der Peptidsynthese
    Fig. 2:
    Schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen supramolekularen Nanosystems mit den Nukleobasen Adenosin (A) und Thymidin (T) und verschiedenen funktionellen Einheiten als xl bis xl (codierende Einheiten) bezeichnet.
    Fig. 3:
    Schematische Darstellung eines Einzentrenchelatkomplexes über ein Pyrido[3,2-h]chinazolin-2(1)-on als Chelatbildner.
    Fig. 4:
    Schematische Darstellung einer Gleichgewichtsreaktion zwischen einer Haarnadelschleife und einem Duplex.
    Fig. 5:
    Ausschnitt einer Röntgenstrukturanalyse eines Nickelchelat-Ribopyranose-Pyrazolylpyridin-Komplexes
    Beispiele 1. Herstellung einer Goldcluster-Pyranosyl-RNA
    Pyranosyl-RNA wurde gemäß Eschenmoser et al. (supra) über eine Phosphoamiditsynthese hergestellt. An einen Strang wurden Goldcluster wie in Mirkin C.A. et al. (1996), supra, beschrieben, gebunden. Die komplementären Stränge wurden in einer Pufferlösung (1M NaCl, 10mM Tris-HCl, pH 7) bei 0° C gepaart (siehe Fig. 2).
    2. Herstellung eines selbstkomplementären Oligonucleotids der Sequenz ITGGCCA
    Die automatische Festphasensynthese des Oligonucleotids mit der Sequenz ITGGCCA wurde, wie bei Pitsch S. et al. (1993) Helv. Chim. Acta 78, 1621-1635 beschrieben, durchgeführt. Die Ausbeute an einem Ecosyn D300+ Syntheseautomaten der Firma Eppendorf lag bei durchschnittlich 93,2 %. Die Kopplungszeiten betrugen 45 min., die Oxidationszeit 2 min. und die Detritylierungszeiten 7 min. mit Dichloressigsäure im Durchfluß. Nach der Synthese wurde das Oligonucleotid mit Tetrakistriphenylphosphinpalladium (20mg für 1 µmol Träger-Ansatz) unter Zugabe von 20mg Diethylammoniumhydrogencarbonat und 20mg Triphenylphosphin fünf Stunden bei Raumtemperatur entschützt, anschließend mit Aceton und Wasser gewaschen und mit frischer wässeriger Natriumdithiocarbamatlösung 45 min. lang behandelt. Das Produkt wurde danach durch eine 24 %ige Hydrazinhydratlösung bei 4°C, 24 Stunden lang unter Drehen abgespalten. Die Entsalzung erfolgte an einer Reverse-Phase-Sep-Pak Kartusche und die Aufreinigung mittels RP-HPLC (RP-18, Wasser/Acetonitrilgradient, pH 7). Anschließend wurde erneut entsalzt und lyophylisiert, wodurch das "Trityl-on"-Produkt erhalten wurde. Dieses wurde mit 80 %iger Ameisensäure entschützt, eingedampft, in 10ml Wasser aufgenommen, gegen Dichlormethan extrahiert und erneut über HPLC gereinigt. Es wurden 8 OD des gewünschten Produktes erhalten.
    Die massenspektrometrische Untersuchung ergab folgendes Ergebnis:
    Proben:
    LX626-1: MS-Nr.: 970523
    Aufgabenstellung:
    Massenspektrometrische Charakterisierung der Probe
    Figure 00110001
    Massenspektrometer:
    TSQ 700 (Finnigan/MAT)
    Meßbedingungen:
    MS; Spritzenpumpe
    Ionisierung:
    Electrospray ionization (ESI)
    Ergebnisse:
    Das Massenspektrum zeigt eine Molmasse M = 2242.
    3 Molekulare Nano-Kinematik
    Mithilfe der Phosphoamidit-Methode wurde ein teilweise als Hairpin selbstkomplementärer Pyranosyl-RNA-Strang mit 2'- und 4'-Linkerenden der Sequenz Linker-pr-GCGA5CGC-Linker synthetisiert und an den Linkerenden wie bei Alivisatos, A.P. et al. (1996), supra beschrieben mit Maleinimido-Goldclustern verknüpft. Anschließend wurde im Standardpuffer (0.15M NaCI bzw. 1 M NaCl, 10mM Tris HCl, pH 7) die Paarung zum Hairpin von 10mM Produkt spektroskopisch nachgewiesen. Die Zugabe eines Äquivalents des Komplementärstranges pr-G(T5)C bewies spektroskopisch die Öffung des Hairpins und das Auseinandertreten der Goldcluster. Einfaches Verdünnen der Lösung ließ die Hairpin-Struktur wieder herstellen. Auf diese Art und Weise kann man makroskopisch über die Verdünnung gesteuert ein Substrat unterschiedlichen Reaktionszentren aussetzen (siehe Fig. 4).
    4. Synthese eines p-RNA-Pyridyl-Pyrazol-Liganden als Monomer für oligomere Liganden
    Das folgende Reaktionsschema zeigt die Herstellung des 2-[7-(2',3',4'-Tri-O-benzoyl-1'β-ribopyranose) Pyrazol-9-yl]pyridin:
    Darstellung des 2-[7-(2',3',4'-tri-O-benzoyl-1'β-ribopyranose)Pyrazol-9-yl]pyridin
    Figure 00120001
    Figure 00120002
    Figure 00130001
    Figure 00140001
    0.50 g (3.44 mmol) 2-[3(5)-Pyrazolyl]pyridin wurden in 30 ml CH2Cl2 gelöst und auf -15°C abgekühlt. 2.30 g 2',3',4'-tri-O benzoyl-1' trichloroimidat-D-ribopyranosyl in 15 ml CH2Cl2 wurden langsam zugetropft. Die Lösung wurde leicht gelb. Danach wurde 0.8 ml (1.2 Äquiv.) TMSOTf in 15 ml CH2Cl2 bei -15°C innerhalb von 15 Minuten zugetropft. Die Lösung wurde trüb und ein weißer Niederschlag bildete sich. Die Lösung wurde noch 5 Stunden zwischen - 10°C und +5°C gerührt. Danach wurde die Lösung abfiltriert und eingeengt. Die Reinigung des Produkts erfolgte durch Flashchromatographie über Kieselgel (CH2Cl2/Aceton : 95/5): 1.77 g (3 mmol, 87%) Produkt.
    Rf: 0.47 (CH2Cl2 / Aceton : 9/1 )
    Schmp. : 91 - 93°C (CH2Cl2/Isohexan).
    UV(CH3CN):
  • υ = 202 nm-1 ε = 21522
  • υ = 230 nm-1 ε = 35826
  • υ = 274 nm-1 ε = 7696
    • NMR 1H : δ (ppm) = 8.60 (dm, J=4.8 Hz, 1H, 6-H); 8.07 (d, J=8.5 Hz, 2H, 2-o-benz.-2'); 7.98 (d, J=7.8 Hz, 1H, H-3); 7.93 (d, J=8.3 Hz, 2H, 2·o-benz.-3' oder 4'); 7.82 (d, J=8.3 Hz, 2H, 2·o-benz.-3' oder 4'); 7.77 (d, J=2.6 Hz, 1H, H-11); 7.70 (td, J=7.6 u. 1.8 Hz, 1H, H-4); 7.62 (t, J=7.5 Hz, 1H, p-benz.-4'); 7.52 (t, J=7.5 Hz, 1H, p-benz.-3'); 7.48 (t, J=7.5 Hz, 2H, 2.m-benz.-4'); 7.46 (t, J=7.5 Hz, 1H, p-benz.-2'); 7.34 (t, J=7.8 Hz, 2H, 2·m-benz.-3'); 7.25 (t, J=7.7 Hz, 2H, 2·m-benz.-2'); 7.19 (ddd, J=7.6, 4.8 u, 1.8 Hz, 1H, H-5); 6.99 (d, J=2.6 Hz, 1H, H-10); 6.49 (t, J=3.1 Hz, 1H, H-3'); 6.17 (d, J=6.8 Hz, 1H, H-1'); 6.11 (dd, J=6.8 u. 3.1 Hz, 1H, H-2'); 5.69 (m; 1H, H-4'); 4.32 (dd, J=11.2 u. 8.2 Hz, 1H, H-5'); 4.28 (dd, J=11.2 u. 8.2 Hz, 1H, H-5').
    Die Zuordnung der Signale erfolgte mit Hilfe eines 1 H,1 H- COSY -Spektrums.
    NMR 13C : δ (ppm) = 165.23 (CO-4'); 165.17 (CO-3'); 164.88 (CO-2'); 152.85 (C-2); 151.51(C-9); 149.16 (C-6); 136.62 (C-4); 133.50 (C-p-benz.-4'); 133.35 (C-p-benz.-3'); 133.32 (C-p-benz.-2'); 130.44 (C-11); 129.79 (2.C-o-benz.-4'); 129.78 (2-C-o-benz.-3'); 129.73 (2.C-o-benz.-2'); 129.37 (C-i-benz.-4'); 129.11 (C-i-benz.-3'); 128.78 (C-i-benz.-2'); 128.61(2·C-m-benz.-4'); 128.37 (2·C-m-benz.-3'); 128.24 (2·C-m-benz.-2'); 122.75 (C-5); 120.47 (C-3); 105.97 (C-10); 85.42 (C-1'); 68.57 (2C-2' u. 3'); 66.97 (C-4'); 63.85 (C-5').
    Die Zuordnung der Signale erfolgte mit Hilfe eines 1 H, 13C- COSY -Spektrums.
    NOESY NOE zwischen H-11 und H-1', H-2' : Beweis zur Verknüpfung C-1' an N-7
    MS : Electrospray ionization (ESI) [MH']= 590
       C34H27 N3 O7   M= 589
    Die Röntgenstrukturanalyse von Kristallen des Monomers bewiesen die korrekte glykosidische Verknüpfung nach Umkristallisieren aus CH2Cl2/Isohexan. Das benzoylierte Monomere zeigte bereits nach Behandlung mit alkoholischer Nickel(II)-Chlorid-Hydrat-Lösung (Reflux) die gewünschten komplexierenden Eigenschaften (UV, NMR). Dieses Ergebnis wurde durch eine Röntgenstrukturanalyse des Nickelchelat-Ribopyranose-Pyrazolylpyridin-Komplexes bestätigt (Fig. 5).
    Dies zeigt den Ersatz der paarungsfähigen Nucleobase durch einen starken Stickstoffrückbindungsliganden. Das so hergestellte und geschützte Monomere in Form des D-Enantiomers kann, wie oben bereits beschrieben, in das geschützte p-RNA-Phosphoamidit übergeführt werden.

    Claims (23)

    1. Supramolekulares Nanosystem, das mindestens
      eine Pentopyranosyl-Nukleinsäure, wobei ein oder mehrere Nukleobasen auch durch einen Chelatbildner ersetzt sein können (Oligomer A) und
      ein oder mehrere, gleiche oder verschiedene, und miteinander nichtpaarendePentopyranosyl-Nukleinsäuren, wobei ein oder mehrere Nukleobasen auch durch einen Chelatbildner ersetzt sein können, mit gleichen oder verschiedenen codierten Einheiten (Oligomer B)
      enthält, wobei
      das Oligomer A mit dem Oligomer B spezifisch nicht-kovalent paaren kann und das Oligomer B durch seine Monomere codiert ist.
    2. Supramolekulares Nanosystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Oligomer A eine Haarnadelschleife ausbilden kann.
    3. Supramolekulares Nanosystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Pentopyranosyl-Nukleinsäure eine Ribo-, Arabino-, Lyxo und/oder Xylo-pyranosyl-Nukleinsäure ist.
    4. Supramolekulares Nanosystem nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Pentopyranosyl-Teil der Pentopyranosyl-Nukleinsäure D- oder L-konfiguriert ist.
    5. Supramolekulares Nanosystem nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Oligomer A eine Länge von 10 bis 500 Monomereinheiten hat.
    6. Supramolekulares Nanosystem nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Oligomer B eine Länge von 4 bis 50 Monomereinheiten hat.
    7. Supramolekulares Nanosystem nach einem der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Pentopyranosyl-Teil der Pentopyranosyl-Nukleinsäure in Form eines Thiophosphates, alkylierten Phosphates, Phosphonates und/oder Amids vorhanden ist.
    8. Supramolekulares Nanosystem nach einem der Ansprüche -1 - 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Nukleinsäure als Nucleobase Adenin, Guanin, Isoguanin, Cytosin, Isocytosin, Thymin, Uracil, 2,6-Diaminopurin und/oder Xanthin enthält.
    9. Supramolekulares Nanosystem nach einem der Ansprüche 1 - 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Chelatbildner abgeleitet ist von Pyrazolylpyridin und/oder Pyridoquinazolin.
    10. Supramolekulares Nanosystem nach einem der Ansprüche 1 - 9, dadurch gekennzeichnet, daß die codierte Einheit ausgewählt ist aus einem Metall, einem Metallcluster, einer Halbleiterverbindung, einem Peptid, einem Redox-Zentrum, einem Fluoreszenzmarker, einem Chelatbildner und/oder einem leitenden Oligomer.
    11. Supramolekulares Nanosystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall ein Edelmetall ausgewählt aus der Gruppe Gold, Silber und/oder Platin ist
    12. Supramolekulares Nanosystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiter ausgewählt ist aus Cadmiumselenid und/oder Cadmiumsulfid.
    13. Supramolekulares Nanosystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluoreszenzmarker ein Fluoro- und/oder Chromophores ist.
    14. Supramolekulares Nanosystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Chelatbildner abgeleitet ist von Anthrocyanen, Polyoxycarbonsäuren, Polyaminen, Dimethylglyoxim, Ethylendiamintetraessigsäure und/oder Nitrilotriessigsäure.
    15. Supramolekulares Nanosystem nach einem der Ansprüche 1 - 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Oligomer A mit dem Oligomer B nach Assoziation verknüpft ist.
    16. Bibliothek enthaltend mehrere verschiedene supramolekulare Nanosysteme gemäß einem der Ansprüche 1 - 15.
    17. Verfahren zur Herstellung eines supramolekularen Nanosystems gemäß einem der Ansprüche 1 - 15 oder einer Bibliothek gemäß Anspruch 16, dadurch kennzeichnet, daß das Oligomer A mit einem oder mehreren, gleichen oder verschiedenen Oligomeren B spezifisch gepaart wird.
    18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß in einem weiteren Schritt das Oligomer A mit dem oder den Oligomeren B verknüpft wird.
    19. Verfahren zur strukturellen Änderung des supramolekularen Nanosystem gemäß einem der Ansprüche 1 - 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichgewichtsbedingungen durch Änderung der Konzentration an Oligomer B, der Salzkonzentration, des pH-Wertes, des Druckes und/oder der Temperatur geändert werden.
    20. Verfahren zur strukturellen Änderung einer Bibliothek enthaltend verschiedene supramolekulare Nanosysteme gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichgewichtsbedingungen durch Änderung der Konzentration an Oligomer B, der Salzkonzentration, des pH-Wertes, des Druckes und/oder der Temperatur geändert werden.
    21. Verwendung eines supramolekularen Nanosystems gemäß einem der Ansprüche 1 - 15 als elektronischer Bauteil, Katalysator, Halbleiter, lichtchemische Einheit; biokompatibles Material bzw. Einheit oder funktionelle Mikroprothese.
    22. Verwendung einer Bibliothek enthaltend verschiedene supramolekulare Nanosystems gemäß Anspruch 16 als elektronisches Bauteil, Katalysator, Halbleiter, lichtchemische Einheit; biokompatibles Material bzw. Einheit oder funktionelle Mikroprothese.
    23. Verwendung einer Bibliothek gemäß Anspruch 16 zum Auffinden eines MetallKatalysators.
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